#第二届今日头条全国新写作大赛#、#vivo X50#

古今中外，伟大的哲人和科学家都在孜孜不倦地追求一个最基本的问题——我们的世界到底有多大？有没有时间和空间上的尽头？中国古人创造出“宇宙”这两个在非常了不起。《淮南子》里说“上下四方叫作宇，古往今来叫作宙”。短短两个字就精辟的将时间和空间统一起来，解释了古人对于世界的认识——无边无际，无始无终。同样，在西方，著名哲学家康德的墓志铭上刻着这么一句话：“有两种东西，愈持久凝思，就愈发使心灵充满不断增长的敬仰和敬畏：在上的灿烂星空和在内的道德规范。”今天，尽管已经有了像“大爆炸”这样的较公认的宇宙起源理论，宇宙是不是有边界仍然是一个充满争议的问题，天文学家在解决这一问题时给出了一些令人惊讶的假说。今天，稀星天外就想和大家一起聊一聊“我们摸到宇宙的边界了吗？”

在一个晴朗的夜晚，如果你能够找到一处可以避开城市喧嚣和灯红酒绿的野外，举目远眺头上的星空。取决于您的眼睛（不得不说女性在这方面更占优势），您也许会看到一些距地球10000光年远的恒星。如果视力特别好，您甚至可以看到更远处著名的仙女座星云。它是除麦哲伦星云以外，距我们银河系最近的一个主要恒星系，质量是银河系的两倍（根据2006年的估计），拥有近一兆（10的12次方）颗恒星，是银河系恒星数量的100倍。

仙女座星云也是银河系所处的本星系团中最大的星系

仙女座星云也是人类凭肉眼就能看到的（3.4等星）最遥远的深空天体，离我们有惊人的250万光年之遥。这意味着当你的眼睛看到了仙女座星云，那些轰击你视网膜上视觉神经的光子已经在太空中行走了漫长250万年，才进入你的双眼。这段时间几乎涵盖了我们人类作为一个独立物种的整个历史。借助双筒望远镜和小型家用天文望远镜，您可以继续拓展你的视野，看到离地球越来越远的物体。但是，这一切的边界在哪里？它到底有没有边界？

“我们不知道！”

无限宇宙

稀星天外对于这个问题的回答或许会让你感到失望。但事实是目前没有任何证据表明宇宙存在边界，我们只能够确认我们看到的东西或者说我们的观察存在边界。正如前面讲到的，要让我们看到空间中的物体，其前提是来自这些物体的光子通过漫长的旅行能够到达我们的眼睛。对于仙女座星云来说，这需要250万年的时间。而对于距离更远的星系来说，光子的旅行时间也会增加。有一些星系的距离是如此遥远，以至于它所发出的光子还没有到达地球。这就表明我们视界宇宙的边缘——我们能够看到的一部分——并不是宇宙本身的尽头。这就好比，你站在海边看不到海平面之外的东西。这并不意味着大海就此终结。也许你会说，那是不是我们每天都应该接收到来自更远处物体发出的光子，使我们能够将可观测宇宙的视界不断向外拓展？嗯……事情并非如你想象的那样。

理论上的确如您所想，等待的时间越长，您就应该可以看到的越远。

我们能够观测到遥远的天体，是因为它在遥远的过去发出的光子到达地球

但是，由于我们称之为暗能量的神秘物质存在，宇宙的膨胀速度正在明显加快。这种加速的膨胀使宇宙的遥远部分越来越快地离开我们。当这一膨胀速度超过光速的话，它们发出的光就将永远无法到达地球。这就造成我们能够看到的世界范围被限制在某个点上。那么，视界范围之外又有什么呢？很有可能和视界内的宇宙没有太多区别。一些天文学家赞成无限宇宙的概念，即我们处于一个无边无际、无限拓展的宇宙之中。这一假说会推出一个令人不安的结论——在宇宙的远方，存在无数个和您一模一样的副本。

宇宙的组成成分

想象一下，您有六个骰子，将它们掷了一百万次。根据排列组合，这六个骰子只可能出现46656（6的6次方）种不同的掷骰结果。因此在一百万次掷骰子中，会有很多次重复的结果。和掷骰子类似的，您可以在宇宙中安排原子组合的可能性也是有限的。一个无限的宇宙相当于在无数次掷骰子。就像同一模式可能在一百万个骰子中多次出现一样，组成您身体的特定原子组合方式在无限的宇宙中也会不断重复出现。这意味着此时此刻，一定会有一个您的副本在一个地球的副本上阅读本文的一个副本。实际上，在无限宇宙中，您的副本数量会是无限的。但是，它们几乎可以肯定位于我们的世界之外，因此您永远不会看到另一个“自己”。

如果无限宇宙的假说成立，那在远方正有无数个你的副本在无数个地球副本上阅读这篇文章的副本

其他宇宙

这是多元宇宙思想的一种假说，也就是如果您可以在我们的宇宙中走得足够远，就会看到宇宙开始重复自身，并会得到同一事物（包括你自己）的多个副本。但是多元宇宙概念还有另一种假说。根据它的主要支持者之一——美国北卡罗来纳大学教堂山分校的美籍阿尔巴尼亚裔理论物理学家劳拉·梅西尼-霍顿（Laura Mersini-Houghton）的说法，该假说可以告诉我们有关宇宙边界的更多信息。她不仅相信其他宇宙存在，而且还认为自己找到了邻近宇宙干扰我们自身宇宙的证据。

一切都要从138亿年前那场造就了我们宇宙的大爆炸（Big Bang）的余辉——宇宙微波背景（Cosmic Microwave Background，CMB）说起。它是一张宇宙“虚无”空间背景的温度图，显示了大爆炸的剩余能量如何仍在继续加热部分宇宙。该地图包含了宇宙各部分与背景温度的微小偏差。在这些密密麻麻的微小热点（温度比背景温度高）和冷点（温度比背景温度低）中，有一个冷点非常与众不同。它并不和其他冷热点一样大小。它覆盖了大约十度的天空，是其余的冷热点大小的10倍。它是从哪里来的呢？

宇宙微波背景图，注意右下角那个被白色椭圆框圈出来的冷点，它的大小是其他点的10倍左右

制作宇宙微波背景图的欧洲空间局的普朗克太空望远镜（2009-2013）

根据目前关于“大爆炸”时期发生事情的最新理论，空间在非常短的时间内经历了惊人的扩张。在大约一亿亿亿分之一（10的-24次方）秒内，宇宙从一个比原子还小得多的东西增长到了和一个玻璃弹子差不多大小。然后它继续以一个更加平稳但依然很快的速度扩张到我们今天所能看到的宇宙。这一“打鸡血”式的扩张初始阶段被称为宇宙膨胀。根据膨胀理论，宇宙微波背景中较小的温度变化是在预膨胀阶段出现的微小量子波动的结果，当宇宙膨胀时这些波动被保留了下来。由于这些量子涨落是随机的，并且大小大致相等，因此由它们产生的热点和冷点也应如此，更像一幅巨大的白噪声噪点图。这就是为什么一个特别大的冷点的存在会使宇宙学家挠头。梅西尼·霍顿解释说：“这和科学家们预想中的宇宙微波背景的一致性严重不符。”

宇宙大爆炸之所以被称作“大本钟”是因为它那“先快后慢再快”的扩张速率包线就像一个铜钟

基于此，梅西尼-霍顿提出了一个激进的，但绝不会被所有宇宙学家所接受的假说。该假说可能有助于我们回答“宇宙的边界在哪里”这一问题。根据她提出的一种膨胀理论，该过程不只发生了一个，而是创建了许多与我们的宇宙相似的其他宇宙。在每个宇宙的膨胀之前，它们之间共享了一个量子联系。因此，通过追溯这种量子联系，我们就可以了解宇宙目前的情况。梅西尼-霍顿的计算结果得出了宇宙微波背景图中会出现一个大冷点的结论。更为重要的是，她和她的团队在宇宙微波背景图中那个无容置疑的冷点被确认之前就公开了她们的预测结果。实际的观测结果无疑对她的假说给予了有力的支持。但是，并不是所有的宇宙学家都认同这点。在宇宙学界内部的总体共识是，目前的数据不足以支持这一观点。这是某一特定理论解释某一特定观察的例子之一，不具普遍性。然而，如果梅西尼-霍顿的理论是正确的，我们就能够以此得出我们宇宙的边缘可能在哪里。根据她的答案，它距我们的距离至少比我们的视界范围大出1000倍。

如果宇宙诞生早期的快速膨胀曾经发生过，它可能发生不止一次，从而也诞生了许多邻居宇宙

黑洞造化

梅西尼-霍顿不是唯一一个突破我们宇宙学思维界限，并提出对我们所生活的宇宙潜在革命性解释的人。康涅狄格州纽黑文大学的波兰理论物理学家尼科德姆·波普劳斯基（Nikodem Poplawski）是另一位挑战我们认知的物理学家。 根据广义相对论，大爆炸始于奇点。这是一个无限小的，无限重的点。在膨胀期间，这一点会先增长到玻璃弹子的大小，然后继续扩张。但是，宇宙的诞生并不是仅有的存在奇点的地方，所有落入黑洞的物质也以奇点而告终。黑洞是万有引力的怪物，一旦被吸引，一切都无法逃脱。既然两个都是奇点，那么黑洞所终结的奇点是不是就是另一个新宇宙诞生的初始奇点呢？

黑洞终于奇点，宇宙始于奇点，这会是一个巧合吗？这两个是不是有关联呢？

奇点带来的麻烦是，无限小却又密度无限大的点没有物理意义。一个东西怎么可以一边没有大小一边又质量无穷大呢？因此，波普劳斯基提出了一种机制，通过该机制，落入黑洞的物质变得非常接近形成奇点——一个体积难以置信的小，密度难以置信的大的点——但在它变得无限小且密度无限大之前就发生反弹。关键的问题它在哪里反弹？根据定义，没有任何东西可以从黑洞的引力中逃脱，所以这些物质不会从黑洞中弹出。但是，它们又必须有个去处。唯一的解释就是当反弹发生后，它爆炸并创造出了一个新的时空——一个新的宇宙。就像英国著名的科幻连续剧《神秘博士（Doctor Who）》中的TARDIS那样，从外表上看，它仅是一个普普通通的警察岗亭。但是进入其内部，您就会发现其中别有洞天。TARDIS的门实际是一艘宇宙飞船和时间机器的门，黑洞也是通往新宇宙的球形门。

《神秘博士》中的TARDIS既是一台时间机器又是一架宇宙飞船，它的外形像一个警察岗亭，内部却别有洞天

如果波普劳斯基的观点是正确的，那么我们的宇宙是由另一个宇宙中的一个黑洞创建的。这对我们寻求宇宙边界的答案意味着什么？意味着宇宙没有边界，它就像一个球体的表面。地球表面没有边缘。如果您走出家门并一直沿直线前进，您将最终回到起点。根据波普劳斯基的假说，宇宙也没有边界，如果您离开地球一直向前，总有一天会返回地球。

目前，很难知道这些假说中的哪一个是正确的。宇宙可能终结于我们视界之外的某个地方，或者它可能永远持续下去。而这意味着在无垠太空中肯定会有无数个您存在。同样，我们可能是一个巨大的多重宇宙中的一个，或者是另一个宇宙中的一个黑洞的结果。只有进一步的研究，更多的观察和更多的天文数据，才能告诉我们更多信息。但是，可以肯定的是，我们宇宙的边界肯定比我们的目力所及距离要大的多。

宇宙的大小

补充知识：我们的视界范围

宇宙微波背景（CMB）是天文学家能够从地球看到的最远的东西。这种古老的光芒是在宇宙诞生大约38万年后发出的，此后一直在宇宙中传播。我们可以看到的最远的星系几乎与CMB一样远——约138亿光年，至少那是那些光子出发时，它们所在的地方。尽管它们的光已到达地球，但宇宙的膨胀却将那部分空间持续地带离了我们。到现在为止，这一点应该离我们约有450亿光年，这使可观测宇宙的跨度有差不多900亿光年。

通过吸引星系团的“暗流”让我们得以一窥视界外世界的面目